CN110336115B - 一种可以同时驱动双芯片工作的天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种可以同时驱动双芯片工作的天线，包括第一芯片、第二芯片、能量耦合单元、天线辐射区、第一频率谐振单元和第二频率谐振单元；所述天线辐射区接收空间中的射频信号，所述能量耦合单元把所述天线辐射区接收的能量耦合到所述第一频率谐振单元和所述第二频率谐振单元，进而所述第一频率谐振单元将能量传递给所述第一芯片，所述第二频率谐振单元将能量传递给所述第二芯片。本发明实现在单天线条件下同时接入两个标签芯片或是两个其它类型的接收芯片。

Description

一种可以同时驱动双芯片工作的天线
技术领域
本发明属于标签天线技术领域，尤其涉及一种可以同时驱动双芯片工作的天线。
背景技术
现有UHF RFID标签天线设计方案，一般是在单天线的条件下接入一个标签芯片或者是一个类型的接收芯片。而如果要在单天线条件下接入多芯片工作，则需要额外匹配元器件。此时产品成本较高、尺寸较大，并且产品性能的一致性较差。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种可以同时驱动双芯片工作的天线。
本发明所采用的技术方案是：
一种可以同时驱动双芯片工作的天线，包括第一芯片、第二芯片、能量耦合单元、天线辐射区、第一频率谐振单元和第二频率谐振单元；所述天线辐射区接收空间中的射频信号，所述能量耦合单元把所述天线辐射区接收的能量耦合到所述第一频率谐振单元和所述第二频率谐振单元，进而所述第一频率谐振单元将能量传递给所述第一芯片，所述第二频率谐振单元将能量传递给所述第二芯片。
较佳的，所述天线辐射区包括第一天线辐射区和第二天线辐射区，所述能量耦合单元的一端连接所述第一天线辐射区，另一端连接所述第二天线辐射区。
较佳的，所述第一天线辐射区和所述第二天线辐射区的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
较佳的，所述能量耦合单元包括第一能量耦合单元和第二能量耦合单元，所述天线辐射区包括第一天线辐射区、第二天线辐射区和第三天线辐射区，所述第二天线辐射区的一端连接所述第一能量耦合单元的一端，另一端连接所述第二能量耦合单元的一端，所述第一能量耦合单元的另一端连接所述第一天线辐射区，所述第二能量耦合单元的另一端连接所述第三天线辐射区。
较佳的，所述第一天线辐射区、第二天线辐射区和所述第三天线辐射区的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
较佳的，所述第一频率谐振单元和/或所述第二频率谐振单元中设置隔直电容。
较佳的，所述第一芯片为UHF标签芯片，所述第二芯片为UHF标签芯片或射频能量收集芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以让单天线的条件下同时接入两个标签芯片或是两个其它类型的接收芯片；
本发明提供了一种不需要额外匹配元器件，在单天线条件下接入多芯片工作的方法，降低了产品成本，有效缩小了产品的尺寸，同时因为不使用元器件匹配射频阻抗，使用纯PCB走线的分布参数，提高了产品性能的一致性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种可以同时驱动双芯片工作的天线示意图；
图2为本发明一实施例的一种可以同时驱动双芯片工作的天线示意图。
图中，1-第一芯片；2-第二芯片；3-能量耦合单元；4-第一频率谐振单元；5-第二频率谐振单元；6-第一天线辐射区；7-第二天线辐射区；8-隔直电容；9-第三天线辐射区；10-第一能量耦合单元；11-第二能量耦合单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
实施例一
请参考图1，一种可以同时驱动双芯片工作的天线，包括第一芯片1、第二芯片2、能量耦合单元3、天线辐射区、第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5；天线辐射区接收空间中的射频信号，能量耦合单元3把天线辐射区接收的能量耦合到第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5，进而第一频率谐振单元4将能量传递给第一芯片1，第二频率谐振单元5将能量传递给第二芯片2。
本实施例中，第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5，绕一圈或者几圈，产生电感，和第一芯片1和第二芯片2中的电容在射频信号的工作频率产生谐振。
作为一种实施方式，天线辐射区包括第一天线辐射区6和第二天线辐射区7，能量耦合单元3的一端连接第一天线辐射区6，另一端连接第二天线辐射区7。并且要求第一天线辐射区6和第二天线辐射区7的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
已知射频工作频率后，可以根据此得出第一天线辐射区6和第二天线辐射区7的大致长度为射频信号的1/4波长，在介质体中时做相应的减短。第一天线辐射区6和第二天线辐射区7也可以时折弯曲线，长度相当，总长度略长。
频率谐振单元尺寸的设计要点是，频率谐振单元曲线电感量L和芯片射频端口电容C，在工作频率f下谐振，公式为：4π2f2＝1/LC。
能量耦合单元3的长度设计要点，主要考虑芯片的射频端口阻抗，如果阻抗中实部比例较大，一般需要更大的耦合系数，也就是耦合区比较长的耦合长度，反之亦然。
本实施例的能量耦合区重合设计方案，第一芯片1和第二芯片2同时在天线段的同一区域能量耦合单元3获取能量，此时需要比单芯片额外多的能量耦合，所以需要大耦合系数，耦合长度较长；分别对于第一芯片1和第二芯片2时，考察第一芯片1和第二芯片2的阻抗的Q值(也就是阻抗中实部比例，比例较大，则Q值较小)，Q值大则对应的耦合长度短。
本实施例中，在使用PCB设计天线时，第一芯片1和第二芯片2及相应的第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5可以在天线的同一侧，分别在PCB的不同层，如一个在顶层，一个在底层。
作为一种实施方式，第一频率谐振单元4中设置隔直电容8。某些射频芯片不能使射频端口到地直流短路，需要使用隔直电容8做隔直处理。
隔直电容8的容值选取，可以选取10pF-1000pF，一般不参与到阻抗匹配的设计中去。
作为一种实施方式，第一芯片1为UHF标签芯片，第二芯片2为UHF标签芯片或射频能量收集芯片。
实施例二
请参考图2，一种可以同时驱动双芯片工作的天线，包括第一芯片1、第二芯片2、能量耦合单元、天线辐射区、第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5；天线辐射区接收空间中的射频信号，能量耦合单元把天线辐射区接收的能量耦合到第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5，进而第一频率谐振单元4将能量传递给第一芯片1，第二频率谐振单元5将能量传递给第二芯片2。
本实施例中，第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5，绕一圈或者几圈，产生电感，和第一芯片1和第二芯片2中的电容在射频信号的工作频率产生谐振。
作为一种实施方式，能量耦合单元包括第一能量耦合单元10和第二能量耦合单元11，天线辐射区包括第一天线辐射区6、第二天线辐射区7和第三天线辐射区9，第三天线辐射区9的一端连接第一能量耦合单元10的一端，另一端连接第二能量耦合单元11的一端，第一能量耦合单元10的另一端连接第一天线辐射区6，第二能量耦合单元11的另一端连接第二天线辐射区7。并且要求第一天线辐射区6、第二天线辐射区7和第三天线辐射区9的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
已知射频工作频率后，可以根据此得出第一天线辐射区6、第二天线辐射区7和第三天线辐射区9的总长度为射频信号1/2波长长度，在介质体中时做相应的减短。第一天线辐射区6、第二天线辐射区7和第三天线辐射区9也可以是折弯曲线，长度相当，总长度略长。
频率谐振单元尺寸的设计要点是，频率谐振单元曲线电感量L和芯片射频端口电容C，在工作频率f下谐振，公式为：4π2f2＝1/LC。
第一能量耦合单元10和第二能量耦合单元11的长度设计要点，主要考虑芯片的射频端口阻抗，如果阻抗中实部比例较大，一般需要更大的耦合系数，也就是耦合区比较长的耦合长度，反之亦然。
本实施例的能量耦合单元不重合设计方案，第一芯片1和第二芯片2不在同一个区域获取能量，第一能量耦合单元10和第二能量耦合单元11长度设计和单芯片相同。天线辐射区长度，不要过多考虑第三天线辐射区9的长度在可以设计的范围能尽可能的长，不过一般不超过射频信号在介质体中的1/4波长长度。
本实施例中，第一芯片1和第二芯片2及相应的第一频率谐振单元4和第二频率谐振单元5可以分布在天线的两侧。
作为一种实施方式，第一频率谐振单元4中设置隔直电容8。某些射频芯片不能使射频端口到地直流短路，需要使用隔直电容8做隔直处理。
作为一种实施方式，第一芯片1为UHF标签芯片，第二芯片2为UHF标签芯片或射频能量收集芯片，能量收集芯片后面将会加入其它电路，作为收集能量的使用电路。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，包括第一芯片、第二芯片、能量耦合单元、天线辐射区、第一频率谐振单元和第二频率谐振单元；所述天线辐射区接收空间中的射频信号，所述能量耦合单元把所述天线辐射区接收的能量耦合到所述第一频率谐振单元和所述第二频率谐振单元，进而所述第一频率谐振单元将能量传递给所述第一芯片，所述第二频率谐振单元将能量传递给所述第二芯片；所述第一芯片为UHF标签芯片，所述第二芯片为UHF标签芯片或射频能量收集芯片；
其中，所述能量耦合单元把所述天线辐射区接收的能量耦合到所述第一频率谐振单元和所述第二频率谐振单元，具体的耦合方式为：
在所述天线辐射区的中间部位，接入一所述能量耦合单元，在所述能量耦合单元上拉出两个耦合抽头，通过两个耦合抽头分别将接收到的能量耦合到所述第一频率谐振单元和所述第二频率谐振单元；
或
在所述天线辐射区的中心部位的左右两侧，分别接入包括第一能量耦合单元和第二能量耦合单元在内的两个所述能量耦合单元，通过所述第一能量耦合单元将接收到的能量耦合到所述第一频率谐振单元，通过所述第二能量耦合单元将接收到的能量耦合到所述第二频率谐振单元。
2.根据权利要求1所述的一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，所述天线辐射区包括第一天线辐射区和第二天线辐射区，所述能量耦合单元的一端连接所述第一天线辐射区，另一端连接所述第二天线辐射区。
3.根据权利要求2所述的一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，所述第一天线辐射区和所述第二天线辐射区的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
4.根据权利要求1所述的一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，所述能量耦合单元包括第一能量耦合单元和第二能量耦合单元，所述天线辐射区包括第一天线辐射区、第二天线辐射区和第三天线辐射区，所述第三天线辐射区的一端连接所述第一能量耦合单元的一端，另一端连接所述第二能量耦合单元的一端，所述第一能量耦合单元的另一端连接所述第一天线辐射区，所述第二能量耦合单元的另一端连接所述第二天线辐射区。
5.根据权利要求4所述的一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，所述第一天线辐射区、第二天线辐射区和所述第三天线辐射区的总长度为射频信号在介质体中的1/2波长。
6.根据权利要求1所述的一种可以同时驱动双芯片工作的天线，其特征在于，所述第一频率谐振单元和/或所述第二频率谐振单元中设置隔直电容。
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